Роль гідрофізичних факторів у життєдіяльності гідробіонтів

Дата добавления: 2014-01-03; просмотров: 24; лекция была полезна: 0 студентам(у); не полезна: 0 студентам(у).
Опубликованный материал нарушает авторские права? сообщите нам...

Турбулентне перемішування водних мас, їх температура, сонячна радіація та осадоутворення відіграють вирішальну роль у формуванні якості води та біологічної продуктивності водних екосистем. В зв’язку із стоковими і вітровими течіями забезпечується насиченість води киснем, прискорюється процес бактеріального розкладу (деструкції) органічної речовини, активуються метаболічні процеси в організмі гідробіонтів, що позитивно впливає на їх продуктивність.

На формування якості води великий вплив мають бактерії, які відповідно реагують на зміни протічності води, насиченості її киснем та забруднення органічними речовинами. Їхня чисельність прямо залежить від екологічних факторів середовища. Так, у поверхневій плівці води, де відбувається мікроконвективне перемішування її самого верхнього шару (перша екологічна ніша), рівень насиченості киснем та поживними речовинами великий, а загальна чисельність бактерій досягає від 0,3 до 4 млрд. кл./см³.

Друга екологічна ніша у водоймах знаходиться на глибині 20–50 см. Тут відбувається масовий розвиток фітопланктону, що обумовлено оптимальним освітленням (фотичний шар води). За рахунок стокових, вітрових та дрейфових течій, які добре перемішують цей шар, інтенсивність функціонування бактеріо-, фіто- та зоопланктону тут висока.

Третя екологічна ніша співпадає з зоною термоклину, де внаслідок більшої щільності води затримуються частинки детриту та відмерлі планктонні організми, які опускаються з верхніх шарів води на дно. В зоні термоклину різко зростає чисельність бактеріального населення.

У придонному шаріводи (четверта екологічна ніша), де водообмін обмежений і наявні анаеробні застійні зони, серед бактеріального населення переважають залізобактерії, тіонові, метаноокиснювальні та воденьокиснювальні бактерії. Безпосередньо у зоні контакту води з дном переважають сульфатредукуючі та бактерії маслянокислого бродіння. В донних відкладах (п’ята екологічна ніша) висока загальна чисельність бактерій, яких налічується до десятків і сотень мільярдів клітин в 1 см³ вологого мулу.

В мезотрофних озерах і водосховищах на деякій глибині від поверхні мулу відбувається утворення метану, редукція сульфатів та маслянокисного збродження. Цей шар мулу характеризується збіднілим бактеріальним населенням та невеликою кількістю інших бентонтів, що пов’язано із зменшенням органічних речовин, біогенних елементів та високим вмістом токсичних для гідробіонтів сполук.

На відміну від стратифікованих озер та водосховищ, де бактеріальне населення більш чітко прив’язане до певних екологічних ніш, у річках вирішальне значення в їх розселені належить гідродинамічним та гідрофізичним чинникам. Так, у гірських річках, де швидкість течії значна (2–6 м/с), а в періоди паводку та повені відзначається висока каламутність, розвиток фіто- і зоопланктону пригнічується, а в товщі води домінує бактеріопланктон, хоча його чисельність відносно невисока. В рівнинних річках планктон більш різноманітний і включає, окрім бактерій, також водорості та безхребетних. В періоди повені і паводку в річки заноситься велика кількість різноманітних грунтових змивів, внаслідок чого вода збагачується алохтонним бактеріопланктоном, чисельність якого може зростати в десятки разів у порівнянні з меженним періодом (рис. 118).

Рис. 118. Зростання чисельності бактеріопланктону в річках під час повені і паводку (за Якушин, 1997)

Гідродинамічні процеси мають важливе значення для життєдіяльності водоростей. Планктонні діатомові водорості з кремнеземним панцирем краще вегетують в умовах активного перемішування води, що сприяє їх перебуванню в завислому стані, перешкоджаючи осіданню на дно. Різні водорості неоднаково ставляться до швидкості течії. Найбільш реофільні діатомові водорості, які добре розвиваються при швидкості течії 0,7 м/с і більше. Для хлорококових лімітуючою є швидкість в межах 0,5–0,8 м/с, а для синьозелених водоростей – збудників “цвітіння” води швидкість 0,2–0,3 м/с вже несприятлива.

Течія – один з основних факторів, який визначає поведінку безхребетних тварин у біотопах. Бентосні безхребетні, які перебувають у слабопротічних придонних шарах води, особливо чутливі до змін динаміки водних мас. Швидкість течії для них є особливо важливим екологічним фактором, оскільки з нею пов’язане поновлення запасів кисню у придонному шарі води. Чим більша швидкість течії, тим швидше і в більшій кількості відбувається приток кисню до бентонтів. Спостереження за водяними тваринами свідчать, що швидкість перемішування води у водоймах і водотоках інколи має для них навіть більше значення, ніж високий рівень насиченості води киснем. Зареєстровані непоодинокі випадки швидкої загибелі безхребетних у добре насичених киснем водоймах під час призупинення течії. Загибель наступала внаслідок отруєння власними метаболітами, які не зносились від бентонтів током води. В той же час, у протічній воді з невисоким рівнем розчиненого кисню безхребетні розвивались нормально.

Планктонні і бентосні безхребетні стоя­чих водойм мають в своїй структурі такі морфо-функціональні елементи, які дозво­ляють їм самим створювати течію навколо свого тіла (джгутики, вії та сифональні канали, через які прокачується вода).

У безхребетних, які живуть у протічній воді, утворення для примусо­вого створення течії води відсутні. Для них більш характерним є наявність пристосувань для стабілізації свого положення у потоці води (витягнута або плоска форма тіла, наявність присосок або гачків, рух назустріч потоку води тощо).

Швидкість течії та характер донних грунтів часто відіграють основну роль у приуроченості окремих систематичних груп гідробіонтів до різних біотопів. Так, олігохети та інші представники червів віддають перевагу мулистому дну, а молюски – твердому піщаному, на якому вони можуть міцно закріплюватись. Від швидкості течії залежить чисельність і біомаса організмів в розрахун­ку на одиницю об’єму води або площі дна. Вважається, що продук­тив­ність безхребетних найвища при швидкості течії води 0,3 –0,9 м/с. У різних видів риб вона коливається в досить широких межах.

Глава 10. Сольовий склад вод та адаптація до нього гідробіонтів

Під солоністю розуміють сумарну концентрацію усіх розчинених у воді мінеральних речовин.

Вміст солей у прісних водах виражається звичайно в міліграмах на дециметр кубічний (мг/дм³), солонуватих і морських – в промілле (‰). 1‰ відповідає концентрації 1 грам на дециметр кубічний (г/дм³).

Всі природні води (згідно загальноприйнятої Венеціанської системи, адаптованої до умов України) поділяються на прісні (до 1,0 ‰), солонуваті (1,0–30 ‰), солоні, або морські (30–40 ‰) і ультрагалінні, або пересолені, мінералізація яких перевищує 40 ‰. Прісні води, у свою чергу, поділяються на гіпогалінні (менше 0,5 ‰), олігогалінні (0,5–1,0 ‰), а солонуваті – на мезогалінні(1–18 ‰) і полігалінні (18–30 ‰) (табл. 5).

Таблиця 5

Класифікація якості поверхневих вод суші та естуаріїв за критерієм мінералізації

Основні іони, які переважають у природних водах, це аніони – НСО₃^–, СО₃^2–, SO₄^2–, Cl^– та катіони – Са ²⁺, Mg²⁺, Na⁺ та K⁺.

В прісних водах карбонатні іони переважають над усіма іншими. Мінералізація морських (океанічних) вод визначається в основному хлоридами натрію і магнію. У прісних водах хлориди становлять не більше 5,2 %, а карбонати – 60,1 %, у воді відкритої частини океану – 88,7 % і 0,3 % відповідно.